Многопроходные Методики

Многопроходные методики АСМ обычно используются в задачах, где необходимо определять иные, чем рельеф данные, и при этом необходимо исключить влияние рельефа поверхности.  В качестве примера приведено изображение линий сканирования поперек одного магнитного домена для различных начальных расстояний зонд-образец [1]. Аналогичные методики использовались для определения толщины пленки жидкости на поверхности твердой подложки [2], для наноманипуляций (т.е. для перемещения отдельных атомов [3]), при проведении нанолитографических операций [4].
Первый проход может быть проведен с применением Контактного или Полуконтактного Методов. На втором проходе можно проводить измерения электрических сил или потенциалов, магнитных полей, диссипаций, распределений емкости. В некоторых случаях может быть необходимым и третий проход для исключения влияния не только рельефа, но и поверхностного электрического  поля.

 

Ссылки

  1. Appl. Phys. Lett. 52, 244 (1988).
  2. J. Chem. Phys. 90, 7550 (1989).
  3. Nature 344, 524 (1990).
  4. Nature 347, 748 (1989).

Метод отображения Фазы АСМ

Использование колеблющегося кантилевера в Атомно-силовой микроскопии впервые было предложено Биннигом [1]. Наиболее ранние экспериментальные реализации зондовой микроскопии с колеблющимся кантилевером представлены в работах [2, 3]. В них продемонстрировано влияние градиентов сил на сдвиг резонансной частоты кантилевера, и показана возможность бесконтактного сканирования поверхности образца. В работе [2] было также указано на возможность сканирования с использованием отталкивающих сил. Наибольшее распространение получил «tapping» метод [4]. При его использовании амплитуда колебаний довольно велика, так что колебания зонда проходят в области действия сил притяжения и отталкивания, поэтому этот метод называется также полуконтактным или прерывисто-контактным.

Когда в процессе колебаний кончик зонда касается поверхности образца он испытывает не только отталкивающие, но и адгезионные, капиллярные и ряд других сил. В результате взаимодействия зонда с поверхностью образца происходит сдвиг не только частоты, но и фазы колебаний. Если поверхность образца является неоднородной по свои свойствам, соответствующим будет и фазовый сдвиг. Распределение фазового сдвига по поверхности будет отражать распределение характеристик материала образца. Такой  метод сканирования, при котором регистрируется фазовый сдвиг (Метод Отображения Фазы) является весьма полезным для исследований материалов.

Метод Отображения Фазы позволяет получать ценную информацию в широкой области применений, в некоторых случаях отображая неочевидные контрасты свойств материалов. Этот метод используется, например, для исследований биологических объектов, образцов с магнитными и электрическими характеристиками, а также для ряда других применений.

 

Ссылки

  1. US Pat. 4724318.
  2. J. Appl. Phys. 61, 4723 (1987).
  3. Appl. Phys. Lett. 53, 2400 (1988).
  4. Phys. Rev. Lett. 57, 2403 (1986).

Полуконтактный АСМ

Использование колеблющегося кантилевера в Сканирующей Силовой Микроскопии впервые было предложено Биннигом [1]. Одни из наиболее ранних экспериментальных реализаций зондовой микроскопии с колеблющимся кантилевером  были представлены в работах [2, 3]. В них было продемонстрировано влияние градиентов сил на сдвиг резонансной частоты кантилевера и возможность бесконтактного сканирования поверхности образца. Необходимо отметить также, что ранее  Дюриг изучал частотный сдвиг колеблющегося кантилевера в силовом поле иглы СТМ [4].

В работе [2] была продемонстрирована также возможность зондирования материалов при резком уменьшении амплитуды колебаний кантилевера. Возможность сканирования поверхности образца не только в притягивающих, но и в отталкивающих силах была продемонстрирована в [4]. Относительно слабый сдвиг частоты колебаний под влиянием отталкивающих сил означает, что контакт зонда с поверхностью образца в процессе колебаний не является постоянным.

Схема работы полуконтактного АСМ
График отражающий силы взаимодействия кантилевера и образца в зависимости от расстояния между ними.

 

 

 

 

 

 

 

 

Только в течение короткой части периода колебаний зонд «ощущает» контактные отталкивающие силы. Особенно это касается колебаний с большой амплитудой. Сканирование поверхности образца с колеблющимся таким образом кантилевером является не бесконтактным, а скорее прерывисто-контактным. Соответствующий метод Сканирующей Силовой Микроскопии (Прерывисто-контактный или «Полуконтактный»  Метод) довольно часто используется на практике.

 «Ощущение» контактных отталкивающих сил в процессе сканирования приводит к дополнительному фазовому сдвигу колебаний кантилевера относительно возбуждающих колебаний пьезовибратора. Этот фазовый сдвиг зависит от характеристик материала образца. Регистрация и отображение фазового сдвига   в процессе сканирования (метод Отображения Фазового Контраста) широко используется в исследованиях наноструктурированных и неоднородных материалов. Подобно Контактному Методу  рассогласования «Полуконтактный»  Метод Рассогласования для подчеркивания малоразмерных неоднородностей на больших площадях.
Прерывисто-контактный Метод  обладает определенными преимуществами по сравнению Контактными методами. Прежде всего, при использовании этого метода давление кантилевера на поверхность образца существенно меньше, что позволяет работать с более мягкими и легко разрушающимися материалами, такими как полимеры и биоматериалы. «Полуконтактный» Метод  также более чувствителен к  различным взаимодействиям с поверхностью, что дает возможность ряд характеристик поверхности – распределение вязкости и упругости, электрических и магнитных доменов.

 

Ссылки

  1. US Pat. 4724318.
  2. J. Appl. Phys. 61, 4723 (1987).
  3. Appl. Phys. Lett. 53, 2400 (1988).
  4. Phys. Rev. Lett. 57, 2403 (1986).

Магнитооптические, структурные и поверхностные свойства (Bi, Ga)-замещенных DyIG пленок, полученных реактивно-ионным распылением.

Зависимости магнитооптических, структурных и морфологических свойств наноразмерных (Bi, Ga) -замещенных DyIG [(Bi, Ga: DyIG)] пленок полученных методом реактивно ионного распыления на (111) GGG и (111) CMZGGG подложках, от времени кристаллизационного отжига. Было установлено, что шероховатость, степень кристалличности и угол Фарадеевского вращения пленок существенно зависят от типа подложки и времени кристаллизационного отжига. Было определено минимальное время для достижения оптимального соотношения между измеренными магнитооптическими и структурными параметрами пленок. (Materials Research Bulletin 95 (2017) 115–122)

Spring Meeting of the European Materials Research Society

 

«НТ-МДТ» приняла участие в Spring Meeting of the European Materials Research Society-2019, которое проходило с 27 по 31 мая 2019 года в г. Ницце. На своем стенде НТ-МДТ продемонстрировала новейшие разработки в области атомно-силовой микроскопии и ее комбинации и с современными оптическими методиками: СНОМ, Раман и др.

Больше информации доступно по ссылке